第5章 第4节 核裂变与核聚变&第5节 基本粒子-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂课时作业（人教版）

第五章原子核 课时 物 第四节 理作业 第五节 [基础达标练] 1.(多选)关于重核的裂变，以下说法正确 的是 ( A.核裂变释放的能量等于它俘获中子 时得到的能量 B.中子从铀块中通过时，一定发生链式 反应 C.重核裂变释放出大量能量，产生明显 的质量亏损，但核子数不变 D.重核裂变为中等质量的核时有质量 亏损，放出核能 2.(多选)能源是社会发展的基础，发展核 能是解决能源问题的途径之一.下列释 放核能的反应方程，表述正确的有 ( A.H+H→He+。n是核聚变反应 B.3H+H→He十n是3衰变 C.28U+n→Ba十Kr十3n是核裂 变反应 D.235U+0n→9Xe十6Sr+2n是a 衰变 3.贫铀炸弹是一种杀伤力很强的武器，贫 铀是提炼铀235以后的副产品，其主要 成分为铀238，贫铀炸弹不仅有很强的 穿甲能力，而且铀238具有放射性，残 留物可长期对环境起破坏作用而造成 污染.人长期生活在该环境中会受到核 辐射而患上皮肤癌和白血病.下列叙述 错误的是 课时作业乡 核裂变与核聚变 “基本”粒子 纠错空间 A.铀238的衰变方程式：U→Th十He B.35U和28U互为同位素 C.人患皮肤癌和白血病是因为核辐射 导致了基因突变 D.贫铀弹的穿甲能力很强，也是因为它 的放射性 4.(多选)请根据所学物理知识，判断下列 说法中正确的是 ( A.核能发电对环境的污染比火力发电 要小 B.核能发电对环境的污染比火力发电 要大 方法总结 C.都只利用核裂变释放大量的原子能 D.既有核裂变，又有核聚变释放大量的 原子能 5.2020年11月12日，中科院等离子体研 究所发布消息，我国“人造太阳”项目获 得重大突破.首次实现加热功率超过10 兆瓦，等离子体储能增加到300千焦， 在电子回旋与低杂波协同加热下，等离 子体中心电子温度首次达到1亿摄氏 度.“人造太阳”的主要核反应方程是H +H→He+。n,关于该反应下列说法 正确的是 A.该反应为链式反应 B.该反应为热核反应 C.该反应过程吸收热量 D.He的比结合能比H、H的比结合 能都小 43 世物理 6.用中子(0n)轰击铀核(5U)发生裂变反 应，会产生钡核(lBa)和氪核(Kr), 纠错空间 并释放中子(n),当达到某些条件时可 发生链式反应.一个铀核(5U)裂变时， 质量亏损为△m,已知光在真空中的传 播速度为c,以下说法正确的是() A.35U的裂变方程为85U→6Ba十 3Kr+2on B.U发生链式反应的条件与铀块的 温度有关 C.2U发生链式反应的条件与铀块的 体积有关 D.一个铀核(235U)裂变时，放出的能量 me 7.慢中子反应堆的 方法总结 示意图如图所示， 慢化剂 对该反应堆的下 列说法中正确的 铀棒 是 ( 水泥防护层 A.铀235容易吸 收快中子发生裂变反应 B.快中子跟慢化剂的原子核碰撞后的 能量减少，变成慢中子，慢中子容易 被铀235俘获而引起裂变反应 C.控制棒由镉做成，当反应过于激烈 时，使控制棒插入浅一些，让它少吸 收一些中子，链式反应的速度就会慢 一些 D.要使裂变反应更激烈一些，应使控制 棒插入深一些，使大量快中子碰撞控 制棒后变成慢中子，链式反应的速度 就会快一些 2 选择性必修第三册 8.大科学工程“人造太阳”主要是将核反 应H+H→He十。n中释放的能量用 来发电，已知H的质量为2.0136u, 8He的质量为3.0150u,n的质量为 1.0087u,1u=931MeV/c2.该核反应 中释放的核能约为 A.3.7 MeV B.3.3 MeV C.2.7 MeV D.0.93 MeV [能力提升练] 9.(多选)由中国提供永 磁体的阿尔法磁谱仪 如图所示，它于2011 年5月16日由“奋进 3B 号”航天飞机携带升 ×4× 空，安装在国际空间站中，主要使命之 一是探索宇宙中的反物质.所谓的反物 质即质量与正粒子相等，带电荷量与正 粒子相等但电性相反，例如反质子即 为_H.假若使一束质子、反质子、α粒 子和反α粒子组成的射线，通过速度选 择器沿OO',进入匀强磁场形成4条径 迹，则 A.1、2是反粒子径迹 B.3、4为反粒子径迹 C.2为反a粒子径迹 D.4为反a粒子径迹 10.(多选)一种典型的铀核裂变是生成钡和 氪，同时放出3个中子，核反应方程是 U+X→Ba十Kr十3n.已知部分原 子核的比结合能与核子数的关系如图所 示，下列说法正确的是 ) +比结合能/MeV 9 828Fe 核子数 7 4080120160200240 第五章原子核 A.核反应方程中，X粒子是中子 B.核反应方程中，X粒子是质子 C.25U,1Ba,Kr相比，1Ba核的比 结合能最大，它最稳定 D.285U,5Ba,8Kr相比，23U核的核 子数最多，它的结合能最大 11.曾落在日本广岛上的原子弹，相当于 2万吨TNT炸药放出的能量.原子弹 放出的能量约8.4×1013J,试问有多少 个5U原子核进行分裂？该原子弹中 含铀2U的质量最小限度为多少千 克？（一个铀U原子核分裂时所产 生的能量约为200MeV) 12.两个氘核聚变产生一个中子和一个氦 核（氦的同位素），并释放3.26MeV的 核能，请完成下列问题： (1)写出聚变方程式并计算质量亏损； (已知1u相当于931.5MeV的能量) (结果保留2位有效数字) ·2 课时作业乡 (2)若反应前氘核的动能均为E 0.35MeV,它们正面对撞发生核聚变，且 间 反应后释放的核能全部转变为动能，则 反应产生的中子的动能为多大？ 纠错空间 [创新应用练] 13.我国科学家为解决“玉兔号”月球车长 时间处于黑夜工作的问题，研制了一 种小型核能电池，将核反应释放的核 能转变为电能，需要的功率并不大，并 且便于防护其产生的核辐射.请据此 猜测“玉兔号”所用的核能电池有可能 发生的核反应方程是 ( A.3H+H→He+n 方法总结 B.28U+n→l6Ba+8Kr+3n C.288Pu→28sAm十9e D.Al+He→eP+n 14.(2020·浙江卷)（多选）太阳辐射的总 功率约为4×106W,其辐射的能量来 自于聚变反应.在聚变反应中，一个质 量为1876.1MeV/c2(c为真空中的光 速)的氘核(H)和一个质量为 2809.5MeV/c的氚核(H)结合为一 个质量为3728.4MeV/c2的氦核 (。He),并放出一个X粒子，同时释放 大约17.6MeV的能量.下列说法正确 的是 A.X粒子是质子 B.X粒子的质量为939.6MeV/c C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为 4.4×10°kg 年中9卡中卡中卡= D.太阳每秒因为辐射损失的质量约为 17.6MeV/c2参考答案 12.解析：(1)3He→1C+△E. (2)△m=3×4.0026u-12.0000u=0.0078u △m=0.0078×1.66×10-27kg=1.2948×10-29kg △E=△mc2≈1.165X10-12J. (3)△E= 1.165×10-12 1.6X1019eV≈7.28×10ev =7.28MeV. 答案：(1)3He→1C+△E(2)1.165×10-12J (3)7.28MeV 13.解析：(1)Li+0n→H+He+4.8MeV. (2)由△E=△mc2可得 △m=△E-4.8 931.5u0.0052u. (3)根据题意有0=m1心1+m2v2 式中m1、m2、、2分别为氚核和a粒子的质量和速 度，向上式及动能一会 ，可得它们的动能之比为 p2:2=1:1 Ekt Ev-2m2ma 2m 2m2 =m2:m1=4:3. (④a粒子的动能Ee=号(B十E) =号×4.8Mev≈2.06MeV. 答案：(1)gLi+bnH+He+4.8MeV (2)0.0052u(3)4:3(4)2.06MeV 14.解析：(1)核反应方程为Ra→2器Rn十He. (2)镭核衰变放出的能量为△E=△m·c2=(226.0254 -4.0026-222.0163)×931.5MeV≈6.05MeV. (3)镭核衰变前静止，镭核衰变时动量守恒，则由动 量守恒定律可得MRnURn一maUa=0 ① 又因为衰变放出的能量转变为氡核和α粒子的动 1 能，则△E=之m呢m十乞m ② 由①②可得 222.0163 E。=mm·△E=222.0163+4,0026X6.05MeV mRn十ma ≈5.94MeV. 答案：(1)Ra→2张Rn+He(2)6.05MeV (3)5.94MeV ·21 课时作业 第四节核裂变与核聚变 第五节“基本”粒子 1.CD[核裂变释放的能量来源于裂变过程的质量亏 损，是核能转化为其他形式能的过程，其能量远大 于俘获中子时吸收的能量，A错误，D正确.发生链 式反应是有条件的，轴块的体积必须大于其临界体 积，否则中子从轴块中穿过时，可能碰不到原子核， 则不会发生链式反应，B错误.重核裂变时，核子数 守恒，C正确.] 2.AC[两个轻核聚合成一个较重的核的反应为核聚 变反应，故A正确，B错误：重核被中子轰击后分裂成 两个中等质量的原子核并放出若干个中子的反应为 核裂变反应，故C正确；原子核放出Q或B粒子后变 成另一种原子核的反应称为原子核的衰变，原子核的 衰变的反应物只有一种，故D错误.] 3.D[轴238具有放射性，放出一个Q粒子，变成钍 234,A正确.轴238和铀235质子数相同，互为同位 素，B正确.核辐射能导致基因突变，是皮肤癌和白血 病的诱因之一，C正确.贫铀弹的穿甲力很强，是因为 它的弹芯是由高密度、高强度、高韧性的轴合金组成， 袭击目标时产生高温化学反应，所以其爆炸力、穿透 力远远超过一般炸弹，D错误.门 4.AC[目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且污染 程度小，核能是一种比较清洁的能源，A、C正确，B、D 错误.] 5.B[该反应为聚变反应，又称为热核反应，A错误，B 正确：该反应过程放出热量，C错误；比结合能越大原 子核越稳定，He的比结合能比H、H的比结合能都 大，D错误.] 6.C[U的裂变方程为U+n→18Ba+躲Kr+ 3},故A错误；当铀块体积达到临界体积时才能使链 式反应不断进行下去，与铀块的温度无关，B错误，C 正确：根据爱因斯坦质能方程可知一个2影U裂变时， 放出的能量为△E=△mc2,D错误.] 5 巴物理 7.B[快中子容易与铀235“擦肩而过”，铀核不能“捉” 住它，不能发生核裂变，快中子跟慢化剂的原子核碰 撞后能量减少，变成慢中子，慢中子容易被铀235俘 获而引起裂变反应，B正确，A错误：控制棒由镉做成， 镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，使控制 棒插入深一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速 度就会慢一些，C、D错误.] 8.B[该核反应的质量亏损为△m=2×2.0136u (3.0150u十1.0087u)=0.0035u,可知该核反应中 释放的核能为△E=0.0035×931MeV≈3.3MeV,B 正确.] 9.AC[由题图可知，粒子先通过速度选择器沿OO做 匀速直线运动（重力忽略不计）.四种粒子速度均大小 相等，方向相同，它们进入同一匀强磁场后受到洛伦 兹力作用而做匀速圆周运动.又因电性不同而受力方 向相反，根据左手定则可判断反粒子刚进入磁场时受 洛伦兹力方向向左，则1、2是反粒子的径迹，轨迹半 径r=需因反《粒子的比荷是比反质子的比荷小， 则反α粒子的轨迹半径比反质子的大，因此2为反。 粒子的径迹.故A、C正确.] 10.AD[根据铀核裂变的原理可知，铀核需要吸收一 个中子后才会发生裂变，所以X一定是中子，A正 确，B错误；分析比结合能随核子数变化的曲线可知， 在铁原子核附近比结合能最大，然后随核子数的增 大，比结合能减小，所以2U,1Ba,器Kr相比，器Kr 核的比结合能最大，最稳定，C错误；原子核中核子数 越多的结合能越大，故U与Ba、器Kr相比，U核 的核子数最多，它的结合能最大，D正确.] 11.解析：一个U原子核分裂时所产生的能量约为 200MeV=200×106eV=2.0×108×1.6×10-19J =3.2×10-11J. 设共有n个2U核发生裂变： n=8.4X1013 3.2X107个≈2.6X1024个， 轴的质量m=235X10-3×2.6×1024 6.02X102akg ≈1.015kg 答案：2.6×1024个1.015kg ·21 选择性必修第三册 12.解析：(1)根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应 方程：H十H→He十n,根据爱因斯坦质能方程可 知，aR-amr3,pam-2兰-品2*0.085n (2)碰撞过程中，动量守恒，反应前氘核的动能相等，故 动量等大反向，有0=meie一mnn,反应过程中能量 1 守恒，△E+2Ew=2 mHeUHe十2m始， 解得mie=0.99Me,7m哈=2.97MeV. 答案：(1)H+H→号He十n0.0035u (2)2.97MeV 13.C[A选项中的方程所对应的核反应是轻核聚变反 应，反应剧烈，至今可控聚变反应还处于实验研究阶 段，所以不宜采用，故A错误：B选项中的方程所对 应的核反应是重核裂变反应，虽然实现了人工控制， 但因反应剧烈，防护要求高，还不能小型化，目前只 有一些大型的核电站采用，故B错误：C选项中的方 程所对应的核反应是人工放射性同位素的衰变反 应，是小型核能电池主要采用的反应方式，故C正 确：D选项中的方程所对应的核反应是人工转变核 反应，需要高能Q粒子，在月球车上不易实现，故D 错误.] 14.BC[A.由质量数和电荷数守恒可知，X的质量数 为1，电荷数为0，则X为中子，A错误：B.根据能量 关系可知mc2=(1876.1+2809.5-3728.4 17.6)MeV,解得m=939.6MeV/c2,B正确：C.太 阳每秒放出的能量E=Pt=4×1026J,损失的质量△m =E4X1026 c云=9X10kg≈4.4X10°kg,C正确：D.因为E 4×1026 4×1020J=1.6X10eV=2.5X105eV= 2.5×1039MeV,则太阳每秒因为辐射损失的质量为 △m=E=2.5X1039MeV/c2,D错误.故选B,C.] 6·